Экспериментальная часть

Метод основан на измерении объёма водорода, который выделяется из кислоты при действии на неё металла. Объём водорода и масса металла пропорциональны их молярным массам эквивалентов.

Применяемый для этой цели прибор – эвдиометр состоит из двух бюреток 1 (измерительная) и 2 (расширительная), заполненных частично водой. Бюретки укреплены на штативе, соединены резиновой трубкой и образуют два сообщающихся сосуда. Бюретка 1 закрыта пробкой с газоотводной трубкой, к которой присоединяется V-образная пробирка 3 (пробирка Оствальда).

Рис.2.1. Эвдиометр

Вначале необходимо определить цену деления измерительной бюретки. Цифры на бюретке обозначают объём в кубических сантиметрах. Показания бюретки снимаются по нижнему мениску жидкости, причем уровень жидкости и глаз наблюдателя должны быть на одной горизонтали.

Перед началом эксперимента необходимо проверить прибор на герметичность. Для этого присоедините пробирку Оствальда к измерительной бюретке и создайте разряжение, опуская расширительную бюретку на 10–20 см относительно измерительной бюретки. Если прибор герметичен, то уровень жидкости в измерительной бюретке немного опустится за счёт разряжения, а затем останется без изменений. В ином случае жидкость в бюретках 1 и 2 установится на одном уровне. Продолжать опыт на таком приборе нельзя; следует обратиться к преподавателю или инженеру.

Не присоединяя пробирку Оствальда, перемещайте расширительную бюретку и установите уровень жидкости в измерительной бюретке на нулевое деление или немного ниже.

Поместите в одно колено пробирки Оствальда навеску металла (занесите массу металла в табл. 2.1), а в другое колено налейте соляной кислоты от трети до половины объёма. Присоедините пробирку Оствальда к бюретке 1. Вновь проверьте прибор на герметичность. Приведите давление в измерительной бюретке к атмосферному. Для этого установите жидкость в бюретках на одном уровне, но не выше нулевого деления измерительной бюретки. Измерьте исходный объём газа в бюретке 1 (V₁). Осторожно наклоняя пробирку Оствальда, прилейте кислоту к металлу. Произойдёт реакция с выделением водорода. По окончании реакции вновь приведите давление в измерительной бюретке к атмосферному, устанавливая жидкость в бюретках на одном уровне. Измерьте конечный объём газа в бюретке 1 (V₂). Занесите объёмы V₁ и V₂ в табл. 2.1.

Использованную пробирку поместите в мойку. Эвдиометр приведите в исходное состояние.

Измерьте температуру в лаборатории и атмосферное давление. Результаты занесите в табл. 2.1.

Вычисления

1. Определите объем выделившегося водорода по формуле

.

2. Определите парциальное давление водорода по

формуле

,

где р – атмосферное давление; – парциальное давление паров воды при температуре опыта (см. прил. 2).

3. Найдите массу выделившегося водорода по уравнению Менделеева – Клапейрона:

→ .

(Все величины для расчёта перевести в одну систему единиц!)

4. Найдите экспериментальную молярную массу эквивалента металла по уравнению закона эквивалентов

.

5. Найдите значение экспериментальной молярной массы металла по формуле

.

6. Используя периодическую таблицу, определите зна-

чение истинной молярной массы металла и вычислите значение истинной молярной массы эквивалентов металла:

7. Вычислите относительную ошибку опыта по формуле

.

8. Все экспериментальные и расчётные результаты сведите в табл.2.1..

Таблица 2.1. Экспериментальные и расчётные результаты

№	Название величины	Обозначение	Единицы измерения	Численное значение	Единицы измерния в СИ	Числен-ное зна- чение в СИ
	Масса металла	m	г		кг
	Исходный объём	V1	мл		м3
	Конечный объём	V2	мл		м3
	Объём водорода		мл		м3
	Температура	t	оС		К
	Давление	p	мм Hg		Па
	Парциальное давление пара воды		мм Hg		Па
	Парциальное давление водорода		мм Hg		Па
	Масса водорода		г		кг
	Экспериментальная молярная масса эквивалентов металла		г/моль		кг/моль
	Истинная молярная масса эквивалентов металла		г/моль		кг/моль
	Относительная ошибка опыта	δ	%		%

Выводы.Укажите возможные источники ошибки опыта.

Контрольные вопросы

1. Определите объём выделившегося водорода при

нормальных условиях по формуле объединённого газового закона

,

где верхний индекс (о) обозначает величину, соответствующую нормальным условиям.

2. Вычислите значение экспериментальной молярной массы эквивалентов металла, используя уравнение закона эквивалентов и молярный объём эквивалентов водорода. Сравните полученное значение молярной массы эквивалентов металла и ранее найденное.